電子工作、エレクトロニクスの寄り道

OPampの出力電流の方向と歪み [9]

　これまで、プッシュプル回路の「相互抵抗」についてはかなり調べてきたつもりです。まあ、そのワリには進歩はほとんどないですが・・・えへへ。
　相互抵抗なんて変な言葉で、相互コンダクタンスｇｍの逆数のことです。普通は、「動作抵抗」、「内部抵抗」、「出力抵抗」といった言葉を使うんでしょうけどね（笑）。
　なんにしても、出力段の相互抵抗が図のようなＯＰアンプがあったとしませう。横軸は出力電流です。出力電流ゼロのあたりで相互抵抗が大きくなっています。出力電流の変化が２ｍＡだったとします。出力電流ゼロを中心に２ｍＡ変化（０ｍＡ±１ｍＡ）する場合と、出力電流５ｍＡを中心に２ｍＡ変化（５ｍＡ±１ｍＡ）する場合では、相互抵抗の変化量は違いますよね。
　このように、無信号時の出力電流をゼロからある程度ずらすことによって、出力電流の変化による相互抵抗の変動量を抑えることができ、結果的に歪み率を下げることができると考えているワケです。
　でも、効果のなかった石もありますけどね・・・えへへ。

OPampの出力電流の方向と歪み [8] NJM4580

　ＪＲＣのＮＪＭ４５８０を試してみませう。
　結果は・・・三次高調波歪みで、−８６．８８ｄＢが−８７．２７ｄＢですか。う〜ん、元々低歪みのＯＰアンプですからねえ、出力電流の方向を一方向にしてもあんまり違いがないですねえ、ほんのちょっとは良くなった感じもありますが。
　ちなみに、改善後（？）で、信号周波数が−２．３７ｄＢに対して、二次高調波が−９５．８７ｄＢ、三次が−８７．２７ｄＢですので、差が−９３．５ｄＢ，−８４．９ｄＢですね。％で表すと、二次歪みが０．００２１％、三次が０．００５７％ということになります。正確には測定できないのですが、全高調波歪みは、０．０１％ぐらいでしょうか。データシートでは全高調波歪み率が０．０００５％となっていますが、測定条件が違います。データシートでは、利得２０ｄＢ、出力電圧５Ｖ、負荷抵抗２ｋΩ、信号周波数１ｋＨｚです。

　これまで、出力電流が切り替わらないようにした場合の低歪み化の効果を４つのＯＰアンプで調べてきました。４５８０と５５３２ではほとんど効果なしでしたが、３５８と４５５８でははっきりと効果が確認できました。パチパチ。　そして、汎用の４５５８でも、４５８０や５５３２に迫る低歪みになったのです。パチパチ。　まあ、１条件でしか試していないので、ちゃんと調べるためには、もっといろいろな条件で確認したほ〜がいいでしょうけどね。そして、できることなら、ちゃんとした測定器が使えるといいんだけどねえ。貧乏人には・・・

OPampの出力電流の方向と歪み [7] NE5532

　ＮＥ５５３２ではど〜でせう？　試したのはＴＩの石です。測定条件は、当然これまでと同じです。
　結果を見ると、二次高調波歪みは−９５．９９ｄＢから−９９．３５ｄＢに小さくなっていますが、三次高調波は−８７．１８ｄＢから−８７．０４ｄＢに、わずかですが大きくなっていますねえ。
　う〜ん、ＮＥ５５３２の場合は歪みが小さくなったのかど〜だかわかんないですねえ。まあ、こういうこともあるか。

　いつもいつでもうまくいくなんて、保証はどこにもないのだ〜♪

　歌を歌っていてもしょ〜がない（笑）。５５３２でなぜ効果が見られないのか。内部回路が完全にはわからんのですが、消費電流がＬＡ６４５８の場合標準で３．５ｍＡに対して、テキサスのＮＥ５５３２Ａの場合、８ｍＡと二倍以上になっています。ですから、想像としては、出力段のアイドリング電流がＮＥ５５３２Ａのほうが多くて、出力段の歪みが小さいのかもしれません。また、利得帯域幅積が違いますから、ＮＥ５５３２Ａのほうは、出力段の歪みが負帰還でかなり小さくなっているように思います。

　それにしても、一番大きい高調波は三次高調波のようですが、−８７ｄＢ台ですよね。ＬＡ６４５８（４５５８互換品）だって、出力電流を流れ出る１方向にすれば、５５３２と変わらないぢゃないですか！？　４５５８なんて汎用品で、５５３２は低歪みオーディオ用ということになっていますが、使い方を工夫すれば、５５３２並の歪み率にできるのか！？

OPampの出力電流の方向と歪み [6] もういちどLM358

　もう一度ＬＭ３５８を調べておきますかね。［２］では交流負荷抵抗が変わっているので。
　結果はご覧のとおりですが、上はさすがの歪み具合です。出力波形を見ただけで歪んでいるのははっきりわかるぐらいですから。下は出力電流が一方向に流れ出しているのですが、全然違いますねえ。
　それにしても、雑音も３５８は多いですねえ。あらためて違いを感じます。

OPampの出力電流の方向と歪み [5] 4kHzぢゃ

　周波数を４ｋＨｚに上げてみました。４００８Ｈｚと中途半端なのは、ＦＦＴに最適化しているためです。
　周波数を上げると、ＯＰアンプのオープンループゲインが下がるので、その分負帰還が減り、負帰還による低歪み化の効果が減少しているはずです。
　結果を見ると、二次高調波が−７５．４０ｄＢから−９０．８６ｄＢに、三次高調波は−７３．８５ｄＢから−８７．６８ｄＢに下がっています。四次以上はノイズでよくわかりませんが・・・
　二次、三次については、いずれも１０ｄＢ以上歪みが下がっているようですね。やった〜！
　出力段のプッシュプル回路で多少の歪みが生じても、負帰還が強烈に効けば歪みは相当下がるでしょうが、負帰還の力が弱くなると、出力段の歪みが見えてくるということのようです。ですから、こういう出力段の歪みについても、周波数が高いほうが違いがよく見えるのではないかと思います。